微動態丨融化的北極冰原，正悄悄釋放致癌的放射性氣體

數千年來，在地球極北地區冰封的地層深處，一種放射性危害物質始終困于其中。但是，多年前英國利茲大學（University of Leeds）的巖石物理學家保羅·格洛弗（Paul Glover）意識到情況并非永遠一成不變：終有一日，它將破土而出。

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格洛弗曾參加過一場學術會議，會上一位發言者描述了永久凍土的低滲透性。永久凍土會保持至少兩年的冰凍狀態，而在某些情況下甚至會被冰封數千年。這是一層冰鑄的地盾，猶如一條厚實的毯子，將污染物質、微生物以及各種分子封鎖在我們腳下，其中也包括了致癌的放射性氣體氡——鐳元素衰變釋放出的氣體。

“我是突然間意識到的，如果地下有氡，永久凍土層能將其困住。”格洛弗回憶道，“那要是凍土層突然不在了呢？”自此之后，格洛弗努力鉆研方法，預估隨著氣候變化，永久凍土融化可能會釋放出多少氡。

北極圈和亞北極圈地表存在大片永久凍土區域，如今這些凍土正在融化，而且融化速度不斷加快。在2022年1月發表的一篇報告中，格洛弗與合作者馬丁·布勞恩（Martin Blouin）使用建模技術，發現未來建造于永久凍土地區并附帶地下室的房屋可能會暴露在高水平的氡氣中。馬丁·布勞恩是加拿大繪圖軟件公司Geostack的技術主任。“隨著永久凍土的融化，這些活躍的被存積在北極的氡將涌出地表，進入建筑物滯留其中，造成健康危害。”格洛弗說道。

沒有人確切知道氡穿透凍土地面擴散出去的速度有多快，但格洛弗在二氧化碳擴散速度的基礎上，根據氡的特性做了相應調整，由此得到一個可以用到模型中的數值。計算表明，如果40%的永久凍土在15年甚至更短時間內融化，被釋放出的氡會令建筑于永久凍土層上、位于地面或地面以下房屋地下室的放射性水平增加至每立方米200貝可（Bq，放射性活度單位）以上，并且這種情況會持續至少4年。

根據世界衛生組織的數據，長期暴露于每立方米100貝可的放射性活度下可令肺癌風險增加約16%。包括英國在內的一些國家，將放射性平均暴露的最高安全水平設定在每立方米200貝可。但如果一個地區沒有用地質學手段檢測過氡是否存在，人們就不知道自己是否處于危險中，因為氡氣無臭、無色也無味。

格洛弗強調研究中的模型是為理解永久凍土融化如何影響人們接觸氡氣而進行的初步嘗試。例如，其中并沒有考慮到凍土融化速度中的季節變化因素，也沒有考慮凍土中的冰雪消融導致的土壤壓實影響，而這些作用可能會將更多的氡泵送到地面。

2021年的一項研究顯示，約有330萬人生活在永久凍土之上，這些凍土區域到2050年將徹底融化。并非所有生活在凍土區域的人都會接觸到氡，但其中許多人會：例如，加拿大、阿拉斯加、格陵蘭島以及俄羅斯部分地區的居民。而且氡暴露和肺癌之間的聯系證據確鑿，美國肯塔基大學護理學院（University of Kentucky’s College of Nursing）的腫瘤學臨床護理專家史黛西·斯坦尼弗（Stacy Stanifer）表示，這和吸煙增加個體肺癌風險一樣屬實。她還指出，研究表明氡是肺癌死亡率高達10%的貢獻者——全球每年肺癌死亡人數超過100萬人。

格陵蘭島上的住宅。圖源：nick_russill,CC BY2.0.

“吸入氡氣對每個人來說都很危險，如果你同時還吸煙，危險更甚。”斯坦尼弗指出。在北極圈和亞北極圈社區中，吸煙行為相當普遍。2021年的一項研究報告說，生活在加拿大因紐特土地上超過一半的15歲及以上因紐特人表示自己每天都吸煙，而加拿大全體人口中的吸煙人口比例僅為16%。

如今，隨著永久凍土層的逐漸融化，科學家不知道到底有多少氡正在被釋放出來，美國阿拉斯加大學費爾班克斯分校（University of Alaska Fairbanks）的地學學者、博士生尼古拉斯·哈森（Nicholas Hasson）說：“我稱之為空白點。”他注意到，在現實生活中永久凍土層復雜又不規律，因此他同意格洛弗的說法，展開野外實地測量是證明模型結果的關鍵。如果我們將永久凍土想象成一塊冰做成的瑞士奶酪，這片奶酪的地下冰層并不均勻，有一些地方會比其他地方更厚實，因為如果有地下水流經過會促進冰的消融。

哈森和同事們已經研究過，那些永久凍土正消融的地方會異常迅速地排放出甲烷——一種比二氧化碳效力更強的溫室氣體。因此他表示，類似的“煙囪”可能會在某些地方排放出大量氡氣。

對人類健康而言，真正的關鍵是有多少氡會進入人類住宅。科學家甚至房屋主人自己就能夠使用放射性檢測器來評估這一狀況。2022年2月在線發布的一項仍處于同行評審中的新研究，測量了格陵蘭島三座城鎮內250多戶人家一年內的氡含量。結果發現，在那爾薩克（Narsaq）的59棟住宅中，有17戶人家發現自家的放射水平超過了每立方米200貝可。

這項研究的主要作者是丹麥奧胡斯大學（Aarhus University）的放射生態學家維奧萊塔·漢森（Violeta Hansen），她強調說這些都是基于小樣本房屋數量的早期結果，還需要展開更多研究，之后她才能評估格陵蘭島全部房屋建筑與氡相關的健康風險。如今，她正領導一個國際項目，展開野外實驗，收集加拿大和格陵蘭在內的不同國家房屋內的氡測量數據。“我們需要給公眾提供低成本、高效率、切實可行的緩解方法。”漢森說道。

加拿大卡爾加里大學（University of Calgary）的放射生物學家亞倫·古達齊（Aaron Goodarzi）表示，重點在于在沒有堅實的科學數據和可行的解決方案之前，需要避免給人們制造恐慌和焦慮。好消息是一旦房屋主人知道自家存在氡氣之后，一些久經考驗的方法可以立刻派上用場，以降低室內氡含量。例如，古達齊指出一種稱為“底板降壓”（subslab depressurization）的技術，將密封管道插入房屋下方，并與排氣扇連通。這樣可將建筑物下方的所有氡氣吸入管道，再排放到環境大氣中。他說：“只要把它想象成通風管道就可以了。”

而且建筑物的類型也很關鍵。格洛弗的模型發現建造在樁子或者支柱物上的房屋，因其與地面分離，不會受到氡含量增加的影響。幸運的是，北極和亞北極圈地區的許多房屋都是這樣的構造。但對于那些結構不同的房屋，減少氡含量的成本可能讓地區內的低收入社區無法承受。“當然，這是一個必須考慮的公平問題。”古達齊說，他提出某些地區的社會房屋管理者有責任確保他們提供的住宅是健康無害的。

加拿大衛生部發言人表示，政府目前建議房屋主人檢測自家住宅的氡含量，之后如果有必要，就需要尋求有資質的供應商安裝緩解裝置。鑒于氡氣肉眼不可見，許多人可能認為氡其實沒有那么多。格洛弗說在永久凍土融化情況變得更加惡劣之前，現在就獲得相關信息將能挽救生命。“我們知道氡氣致命。”他說，“但與此同時，我們還是有很多辦法來保護自己。”

撰文：Chris Baraniuk

翻譯：阿金

審校：魏瀟

引進來源：knowablemagazine

本文來自：中國數字科技館

標簽： 永久凍土 格陵蘭島 放射性活度 二氧化碳 阿拉斯加